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“人造太阳”突破尖端科技新极限

发布日期:2021-02-23 15:58 作者:lol菠菜竞猜app

  太阳的核心温度高达1500万摄氏度,为了在地球上造出“人造太阳”,我国科学家将“超高温”“超低温”“超高真空”“超强磁场”“超大电流”等极端环境“熔于一炉”。近日,记者走近中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的大科学装置“内核”,从多项尖端科技的突破中感受我国创新的勃勃脉动。

  太阳是地球最大的能量来源,它的表面温度约6000摄氏度,内核温度约1500万摄氏度,像一个熊熊燃烧的大火球,每秒钟散发出相当于1亿亿吨煤炭燃烧产生的能量。

  “太阳为什么能产生这么大的能量?因为它的内部持续不断地在发生核聚变反应。”中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所王腾博士说,如果想要在地球上实现可控核聚变反应,造出“人造太阳”,需要实现1亿摄氏度的等离子体、1000秒的连续运行时间和1兆安的等离子体电流,这些都是难度巨大的科技挑战。

  高11米、直径8米、重400多吨,站在有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)面前,记者产生了深深的好奇:这里曾实现了1亿摄氏度的20秒等离子体运行,是如何做到的呢?

  “EAST像一个圆环形的大罐子,在它的内部集成了超高温超低温超高真空超强磁场超大电流等极端环境。”中科院合肥物质科学研究院副院长、等离子体物理研究所所长宋云涛说,能将这些尖端技术“熔于一炉”,充分体现了一个国家的综合科技实力。

  为了实现1亿摄氏度高温,科学家使用了多种加热手段,其中一种就是微波加热。“家用微波炉的功率是500瓦左右,而EAST用了4种大功率加热系统,总功率34兆瓦,相当于家用微波炉的数万倍。”王腾说,不仅如此,地球上最耐热的材料也只能承受几千摄氏度,为了承载上亿摄氏度的高温等离子体,科学家用磁场做成“笼子”,而EAST内部的磁场强度达到地球磁场强度约7万倍。

  为了达到强磁场,“人造太阳”还需要超过12000安培的超大电流,而承载大电流的线摄氏度的超低温度,就在距离1亿摄氏度高温约1米远的地方,那就需要实现地表大气压约一千亿分之一强度的“超高真空”以“隔热”。

  “让1亿摄氏度超高温和零下269摄氏度超低温近距离共存,这是世界上没人做过的事情,可以说困难无处不在、天天遇到。”中国工程院院士李建刚介绍,他与团队在研究“人造太阳”的20年里,至少遇到5万次失败的实验。

  “但幸福真的是一点点干出来的!”李建刚说,一年365天,科研人员几乎天天泡在实验室,从几百万摄氏度到上千万摄氏度,从三千万摄氏度、五千万摄氏度到上亿摄氏度,他们独立发展出60多项关键技术,创造出一系列引领国际的技术参数,让EAST大科学装置屹立在世界的东方。

  一代代科研工作者自立自强、勇攀高峰的精神内核,支撑起中国“人造太阳”的强大内核。

  据了解,若要“人造太阳”产生的能源能为人类所用,稳态长脉冲等离子持续放电的时间要达到1000秒以上。“我们的梦想是,点亮世界上第一盏核聚变发电的灯。”


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